半导体量子阱中磁极化子的性质

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本文采用线性组合算符和幺正变换方法,分别研究了半导体量子阱中强耦合磁极化子的性质和考虑电子自旋情况下半导体量子阱中弱耦合磁极化子的性质。首先导出了量子阱中强耦合磁极化子的振动频率、基态能量和自陷能随回旋共振频率和阱宽的变化关系,其次导出了电子自旋影响下量子阱中弱耦合磁极化子基态能量、声子平均数和电子自旋能与基态能之比的绝对值随量子阱宽度、回旋共振频率和电子一体纵光学声子耦合常数的变化关系. 对于半导体量子阱中强耦合磁极化子,数值计算结果表明:在只考虑电子一体纵光学声子强耦合情况下,当阱宽一定时,磁极化子振动频率、基态能量和自陷能随回旋共振频率的增大而增大:当回旋共振频率确定时,磁极化子振动频率和自陷能随阱宽的增加而增大,最后趋向于三维结果,而磁极化子的基态能量则随阱宽的增加而减小,且在阱宽取相对较小值时,表现出奇特的量子尺寸效应. 对于半导体量子阱中弱耦合磁极化子,数值计算结果表明:在考虑电子自旋影响和电子一体纵光学声子弱耦合情况下,磁极化子声子平均数与电子自旋无关,而与所选材料有关,且在阱宽确定时,随电子一体纵光学声子耦合常数的增大而增大;在耦合常数一定时,随阱宽的增加而增大,最后趋于三维体材料的极限:磁极化子的基态能量则与电子自旋有关,且在电子自旋影响下,被分为两支。在磁场回旋频率确定时,它随电子-体纵光学声子耦合常数和阱宽的增加而减小,且当阱宽较小时,量子尺寸效应同样较为明显:在阱宽和耦合常数取确定值时,随回旋共振频率的增加而增大。此外,通过对电子自旋能与基态能之比的绝对值进行数值计算,可以清楚地看出电子自旋作用能否被忽略不仅由外磁场强度决定,而且由材料本身的性质决定。
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